“筷子”夹火箭！星舰首次实现成功回收 | 一周趣科学vol.39

星舰第五次试飞，

推进火箭和星舰均回收成功

北京时间10月13日晚，美国太空探索技术公司（SpaceX）的新一代重型运载火箭“星舰”（Starship）从位于德克萨斯州博卡奇卡的基地发射升空，这是星舰第五次试飞，并首次尝试用发射塔的机械臂在半空中捕获助推器以实现回收。

从视频画面看到火箭停靠在发射塔的那一瞬间，课代表心中的第一个想法是：“就这？”

但是过了一分钟，课代表才反应过来：“原来这不是特效啊！”

星舰分为两个部分，这次在发射台上被回收的长圆柱是它的超重型推进火箭，而它的载人部分随后也在印度洋以一种垂直降落的方式被回收，画面也特别科幻。

被回收的推进火箭高度120米，拥有40多台猛禽发动机，最大运载量超过100吨，是目前为止运载量和动力最大的火箭。

而整个回收过程也是有惊无险。火箭在下降到离地面1公里时，时速为每小时3000公里，此时开启反推火箭，在1公里的高度内速度下降到每小时1000公里。

直到停靠前的不到一分钟，火箭才开启姿态调整，最终火箭上的卡扣以完美姿态嵌入发射架伸出的停靠臂（昵称“筷子”）上，安稳着陆。

在星舰第四次试飞时，虽然没有实际地试验超重火箭回收，但是对测试数据的模拟计算表明，对火箭控制的精准度可以被控制在0.5厘米以内。这种精度就好比在10米外扔一颗回形针，让它精准地刺进手机SIM卡槽的开启洞里。 

所以，SpaceX的工程师们认为实操试验的时机已经成熟，于是就有了成功的第五次试验。

这场把科幻画面变为现实的试飞在社交媒体和航天业界都引起了巨大轰动，人们离殖民月球或火星又近了一步。

接下来，按照SpaceX的计划，将开启星舰生产的流水线模式，让星舰航班变得像普通民航航班一样定期飞行。

图1 星舰推进火箭在发射台上回收 

（图片来源：SpaceX.com）

课代表总结：有生之年系列！

参考文献：

https://www.spacex.com/launches/mission/?missionId=starship-flight-5

科学家通过基因比对确认日本人的起源

近日，日本东京大学领导的联合研究小组发现，日本弥生时代（约公元前3000年开始）和古坟时代（约公元300年开始）的移民大部分来自朝鲜半岛。研究人员分析了弥生时代个体的完整基因组，发现结果与朝鲜半岛人群最为相似。

从日本群岛出现史前文明到公元前3000年，日本群岛一直处在与外界隔绝的状态下。在这一时期，除了群岛原住民以外，很少有外界移民大规模进入。

但是，现在的日本人群中，拥有东亚血统和东北亚血统的人口占人口总数的80%以上。这说明，日本群岛经历了非常漫长的移民与人种融合的过程。

有很多证据表明，在弥生时代之后，大量移民进入了日本群岛。例如，稻米种植就是由来自中国的移民带入的，而日本古坟时代的特色建筑“古坟”也在朝鲜半岛有发现，说明朝鲜半岛的移民也可能进入了日本。

为了了解日本人口如何获得遗传血统，厘清移民的起源，研究者提出了两种假说：“两源说”和“三源说”。

两源说认为，现在的日本人口是原住民和主要为单一来源的移民混血而成的。三源说认为，移民的来源有两个主要的源头，分别是在弥生时代和古坟时代迁入日本的。

为了研究哪种模型更为合适，研究人员分析了日本山口县弥生时代墓地考古遗址土伊加滨遗址的一名个体的完整细胞核核基因组。

研究人员发现，这名弥生时代个体的基因组，与后来的古坟时代的个体基因组有着非常大的相似性，而且两者均与现今的朝鲜半岛人群有着显著的基因相似性。

这表明，在弥生时代和古坟时代之间，日本群岛的移民主要来自朝鲜半岛。

研究者称，他们下一个目标是检查更多弥生人的基因组，以阐明为什么现代日本人口80%以上的基因组成分来自移民，而不是日本原住民。

该研究结果日前发表在《人类遗传学杂志》上。

图2 本次实验的主角——日本弥生时代的一具古人类遗体 （图片来源：参考文献）

课代表总结：韩国恐成最大赢家！

参考文献：

Jonghyun Kim, Fuzuki Mizuno, Takayuki Matsushita, Masami Matsushita, Saki Aoto, Koji Ishiya, Mami Kamio, Izumi Naka, Michiko Hayashi, Kunihiko Kurosaki, Shintaroh Ueda & Jun Ohashi. Genetic analysis of a Yayoi individual from the Doigahama site provides insights into the origins of immigrants to the Japanese Archipelago. Journal of Human Genetics, 2024 DOI: 10.1038/s10038-024-01295-w

美国宇航局发射飞船

实地探测太阳系“小地球”

美国东部时间2024年10月14日，美国宇航局（NASA）的“欧罗巴快船”（Europa Clipper）飞船乘坐猎鹰重型火箭从佛罗里达州肯尼迪航天中心发射升空。

飞船计划先飞越火星，然后绕回地球，利用地球和火星的引力弹弓效应来提升速度，然后最终抵达木星的神秘卫星——木卫二。

之所以要研究木卫二，是因为那里有太阳系中最大的海洋——是的，你没看错，木卫二的海水总量比地球上的海水总量要多，只不过木卫二的海洋是在地下。

各种数据表明，木卫二的海洋很有可能适宜生命的生存。而且在海洋中，也检测到了有机物的存在。

这次欧罗巴快船的任务就是对木卫二的海洋进行详细的实地调查，确认是否真的可以存在生命，或者……是不是已经存在生命。

欧罗巴快船是迄今为止为执行星际任务而建造的最大的航天器，总重约6吨。考虑到太阳光在到达木星附近时已经十分微弱，所以NASA为欧罗巴快船配备了史上最大的太阳能电池阵，展开后的直径达30米。

2031年，该航天器将开始对木卫二进行科学飞行，届时它将在木卫二上空25公里的位置展开科学实验。

欧罗巴快船任务有三个主要科学目标：测量欧罗巴冰壳的厚度，了解其与底层海洋的相互作用，分析卫星的成分以及研究其地质特征。这项深入探索将帮助科学家评估卫星支持生命的可能性，进一步了解地球以外的宜居环境。

飞船配备了九种科学仪器和一项重力实验，包括一台冰穿透雷达、摄像机和一台热仪器，用于寻找较暖的冰区和任何最近的水喷发。作为NASA有史以来向木星发射的最复杂的科学仪器套件，它们将协同工作，以更多地了解卫星的冰壳、稀薄的大气层和深层内部。

图3 艺术家描绘的从木卫二上看木星和欧罗巴快船场景 （图片来源：NASA）

课代表总结：如果宜居，正好可以坐着星舰上去，属于是梦幻联动了。

深海喷口的岩石下藏着庞大的生态系统

昂贵的高科技工具对于发现新事物非常有用，但有时一根简单的撬棍也能解决问题。

一年前，生物学家在深海喷口附近的火山岩下发现了一个全新的生命领域，地球内部喷涌而出的化学物质使管虫、螃蟹和贻贝等生物群落得以繁衍生息。

来自施密特海洋研究所的科学家放出了一段视频，展示了这项发现的简单工具——撬棍（见下方的视频），而一篇新论文解释了生命是如何从一个喷口传播到另一个喷口的。

深海喷口是海底的一个洞，喷出由底层岩浆加热的富含化学物质的水，水温可高达350°C，但由于如此深的海底压力巨大，水不会沸腾。

当这种热液体与海水混合时，它会冷却到合适生命生存的温度，而其中的化学物质可以养活很多海底生命，主要是甲壳类动物、软体动物和蠕虫。

生活在这些喷口附近的物种，依靠体内的微生物将喷出的化学物质转化为能量来维持生命。

由于太难以触及，人们对这些物种只是略知一二。有一个很大的谜团一直存在，就是我们从来没有观察到这些生物的幼虫。

研究人员想，排除掉所有其它可能，剩下的选项即便再离谱也一定是事实了。既然水中和喷口中都没有看到这些幼虫，那么它们肯定是钻到海底岩石里了。

因此，奥地利维也纳大学和荷兰皇家海洋研究所的研究人员选择了墨西哥海岸约2500米深处的一个喷口，并使用一艘小型机器人潜艇查看它是否能捕捉到海底裂缝中的幼虫。结果发现它不能。

一位火星车驾驶员建议团队给机器人配一根撬棍，于是他们采纳了这一建议。令他们惊讶的是，翻起的岩石上有两种管虫，它们要么悬挂在岩石底部，要么直立生长在岩石下方的洞穴中。

视频1 机器人用撬棍掀起海底岩石的瞬间

（视频来源：施密特海洋研究所）

研究人员此前认为，岩石下的温度会高到生命无法生存。但这次的实测表明，这里的温度只有18°C。

进一步的观察表明，这些岩石并不是一整块，而是有很多缝隙穿梭在其中。这些幼虫很可能就是沿着这些缝隙在相邻的喷口之间迁移。

在地壳表面之下发现动物生命，引发了人们对这些生态系统范围的疑问。首先，这些地下生命比人们之前在海里看到生物要更多，种群要更大。

对海底生物圈中动物生命的研究才刚刚开始。这些努力将有助于更好地了解热液喷口的生物地球化学、生态学和进化及其对全球生物多样性和连通性的影响，从而更好地管理海底表面和地壳海底热液喷口。

图4 海底岩石缝隙中发现的管虫幼虫 

（图片来源：参考文献）

课代表总结：据说这些海底喷口隐藏了生命起源的终极秘密。

参考文献：

Bright, M., Gollner, S., de Oliveira, A.L. et al. Animal life in the shallow subseafloor crust at deep-sea hydrothermal vents. Nat Commun 15, 8466 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-52631-9

农业生产可能导致巴西面临更大规模虫媒病毒爆发

今年，一种名为奥罗普切（Oropouche）的昆虫传播病毒在巴西爆发，引发人们对可能爆发大规模疫情并压垮该国卫生系统的担忧。该地区其他国家的病例数也异常高。

目前，威胁已经消退，自 9 月初以来，奥罗普切没有出现新病例。但仍有一个大问题：病毒为何突然爆发？它会再次爆发吗？《柳叶刀传染病》杂志日前发表的一篇论文给出了一些答案。

论文称，目前流行的奥罗普切病毒株在细胞培养中的复制能力远强于旧株——这表明它在人类身上的表现可能也更好。

数据还表明，目前的毒株与早期毒株有很大不同，之前曾经感染过同种病毒的人，现在已经完全没有抵抗力。

这不是一种新病毒，但它似乎复制得更快、更好，而且毒性更强。

这种病毒发病初期，症状通常较轻，包括突然发烧和头痛、肌肉和关节疼痛、头晕、恶心和呕吐。但严重病例可能导致脑部炎症、神经损伤甚至死亡。

该病毒似乎还会导致胎儿损伤和死产。7月，巴西卫生部报告称，三名受感染母亲所生的新生儿出现了小头畸形（一种大脑发育异常），还有一例胎儿死亡，这些可能与该病毒有关。

自1955年在特立尼达和多巴哥发现以来，奥罗普切病毒已导致约30次疫情，主要发生在亚马逊河流域的村庄。然而，在过去一年中，它已蔓延至巴西大部分地区。

在论文中，研究人员发现，很多疫情流行地区的附近，有香蕉和木薯种植园。这些种植园里有很多腐烂的植被，这可能是传播病毒的虫子的栖息地。

基于此，论文认为，气候变化、森林砍伐和人口流动性增加等条件的变化可能助长了病毒的传播。

今年的疫情让研究人员怀疑该病毒明年是否会卷土重来，以及它是否会在亚马逊地区以外甚至北美引发疫情。研究人员强调，无论病毒的基因构成如何，它都需要合适的生态条件才能爆发。

图5 古巴哈瓦那的一间房屋正在进行消毒作业 

（图片来源：nature.com）

课代表总结：人类与自然相互依存，不能向自然界无限度地索取。